第六章数字X线设备(一)概要课件

医学影像设备学第六章数字X线设备医学影像设备学第六章数字X线设备2023/1/32学习目标熟悉数字X线设备的分类及其优点；掌握计算机X线摄影装置的基本机构；掌握计算机X线摄影装置的工作原理。2022/12/292学习目标熟悉数字X线设备的分类及其优点2023/1/33主要内容一、数字X线成像设备的分类与优点；二、计算机X线摄影装置的基本结构；三、计算机X线摄影装置的工作原理。2022/12/293主要内容一、数字X线成像设备的分类与优2023/1/34数字X线设备

把X线透射图像数字化并进行系列处理，再转换成模拟图像显示的一种X线设备。模拟图像数字图像透射图像2022/12/294数字X线设备把X线透射图像数字2023/1/35数字X线设备1.CR(ComputedRadiography)计算机X线摄影装置2.DR(DigitalRadiography)数字X线摄影装置

IP存储信息→激光扫描→存储信息转为电信号→计算机处理→数字图像

透过人体的X线通过探测器以直接或间接方式转换为数字图像

2022/12/295数字X线设备1.CR(Computed3.DSA(DigitalSubtractionAngiography)数字减影血管造影计算机与心血管造影X线机相结合的一种新的成像系统4.X-CT(X-rayComputedTomography)X线计算机体层成像3.DSA(DigitalSubtractionAngi2023/1/37数字X线设备成像方式2022/12/297数字X线设备成像方式2023/1/38数字X线设备发展历程1.1972年X-CT问世带来医学图像数字化浪潮2.1979年飞点扫描DR出现DSA得到高速发展2022/12/298数字X线设备发展历程1.1972年X4.1998年非晶硅(Si)平板探测器推出2001年非晶硒(Se)平板探测器面世3.20世纪80年代初CR研发成功90年代推入市场传统X线摄影影像数字化4.1998年非晶硅(Si)平板探测器推出3.20世纪80DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。对于象胸部这样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求比较高。在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样容易获得较高对比度的图像，更有利于诊断；对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查，需要对细节要有较高的显像，对空间分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探测器的DR，以获得高空间分辨率的图像。在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由数字X线设备发展历程：①常规X线机→透视→荧光屏成像→X-TV成像→数字透视（DF）→数字胃肠→数字减影心血管造影（DSA）；②常规X线机→摄影→屏胶系统成像→飞焦点扫描、线扫描（DDR）、X-TV成像链（IDR）→IP板、FPD、CCD成像→CR、DR。数字X线设备发展历程：①常规X线机→透视→荧光屏成像→X-T2023/1/314数字X线设备数字X线成像优点①对比度分辨力高；②辐射剂量小，X线利用率高；③图像后处理功能强；④便于存储与传输。2022/12/2914数字X线设备数字X线成像优点①对比度2023/1/315一计算机X线摄影装置工作原理IPIP接受X线照射→激光扫描转换成光信号→转换为电信号→转换为数字信号→获得数字影像2022/12/2915一计算机X线摄影装置工作原理IPI

——发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代投入临床应用。——主要优势：成本低（一次性投入、日常维护），便于推广。——发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代2023/1/317IP信息采集信息采集：IP代替胶片，形成潜影，IP在强光照射下可擦除记忆信息以重复使用一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2917IP信息采集信息采集：IP代替胶片，（二）依据成像原理看基本组成1.信息采集→IP板2.信息转换→读取装置3.信息处理→计算机4.信息存储和记录→计算机和激光相机（二）依据成像原理看基本组成2023/1/319IP信息转换信息转换：激光扫描使IP存储的信息转换成光信号,再转换成电信号，并进行A/D转换，得到数字化图像一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2919IP信息转换信息转换：激光扫描使IP2023/1/320IP信息处理信息处理：对数字化图像进行各种处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2920IP信息处理信息处理：对数字化图像进2023/1/321IP信息存储与记录信息存储：用存储媒体存储数字图像，或用激光相机

将图像打印记录，也能直接在计算机显示

器上显示一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2921IP信息存储与记录信息存储：用存储媒2023/1/322二IP(影像板)基本结构①保护层：保护荧光层，性

能稳定，耐弯曲、磨损，薄②荧光层：产生辉尽性荧光，

形成潜影，激光照射时释放

荧光，转换率高③支持层：保护荧光层免受

外力损伤，多为黑色④背衬层：材料与作用同①保护层PSL荧光层氟卤化钡晶体支持层背衬层2022/12/2922二IP(影像板)基本结构①保护层：2023/1/323成像原理二IP(影像板)X线量子射入IPPSL荧光体吸收，释放电子半稳定态电子形成潜影

二次激发IP，电子转换成光量子(光致发光)

荧光转换为电信号，形成数字图像

2022/12/2923成像原理二IP(影像板)X线量子射2023/1/324特性二IP(影像板)1.发射光谱与激发光谱：激发600nm最佳，发射390-400nm最佳2.时间响应：停止激光照射后，荧光体很快衰减，终止发光3.动态范围：比屏/片组合宽得多，精确检测组织差别2022/12/2924特性二IP(影像板)1.发射光谱与4.存储信息的消退：额定存储时间内基本不受影响5.天然辐射的影响：IP对电磁波敏感，长期存放后要用激光消除4.存储信息的消退：额定存储时间内基本不受影响5.天然辐射的2023/1/326分类二IP(影像板)高分辨率型(乳腺)普通型(常规)硬基板型透明板型软基板型单面存储型双面存储型2022/12/2926分类二IP(影像板)高分辨率型(乳使用注意事项①避免损伤，定期养护②注意屏蔽，避免漏光③再次使用前消除潜影④额定存储时间及时读取使用注意事项①避免损伤，定期养护②注意屏蔽，避免漏光③再次使2023/1/328结构三读取装置1.暗盒型读取装置(可代替常规摄影暗盒使用)2022/12/2928结构三读取装置1.暗盒型读取装置(注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，此类CR当暗盒插入后，在没有读取完毕前不允许强行取出暗盒。注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，2023/1/330结构三读取装置2.无暗盒型读取装置

配置于专用机器，现用X线机不能配备此装置。IP在曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除部分处理。

数字图像信息、被检者信息(病历号、姓名、日期)、摄影条件、摄影部位等。读取信息：2022/12/2930结构三读取装置2.无暗盒型读取装置2023/1/331读出原理三读取装置1.电机带动IP匀

速移动2.激光束对IP精确扫描3.荧光体被激发

产生荧光4.荧光被导光器

采集与导向5.光电倍增管后

续处理①微弱激光瞬间粗略扫描②高强度激光精细读潜影①②④⑤③2022/12/2931读出原理三读取装置1.电机带动IP2023/1/332影响图像质量的因素三读取装置1.激光束的直径2.光电及传动系统的噪声

直径越小，信息量越多，图像质量越好

X线量子噪声(X线强度)、光量子噪声(X线强度、吸收效率、发光量、聚光效率、转换效率)、外来光、反射光、电流、传导2022/12/2932影响图像质量的因素三读取装置1.激3.数字化的影响

模拟信号取样与量化3.数字化的影响模拟信号取样与量化2023/1/334四计算机图像处理图像处理的环节1.系统检测功能相关2.显示功能相关

利用适当读取技术，自动获取最佳密度和对比度的图像

灰阶处理、频率处理、减影处理等，满足不同诊断目的，诊断价值高2022/12/2934四计算机图像处理图像处理的环节1.3.存储记录相关

获得高质量可视图像，不降低质量的前提下压缩图像数据获得高质量可视图像，不降低质量的前提下压缩图像数据2023/1/336四计算机图像处理图像读出灵敏度自动设定

自动控制图像读取特性，实现图像密度的稳定，即克服曝光过度或不足产生的图像密度不稳定性。目的：自动预读程序实现：2022/12/2936四计算机图像处理图像读出灵敏度自动微弱激光瞬间粗略扫描微弱激光瞬间粗略扫描2023/1/338四计算机图像处理2022/12/2938四计算机图像处理2023/1/339四计算机图像处理2022/12/2939四计算机图像处理2023/1/340四计算机图像处理1.自动确定X线剂量范围2.计算读取装置的输入信号范围3.决定本次读出IP潜影的最佳条件2022/12/2940四计算机图像处理1.自动确定X线剂2023/1/341四计算机图像处理图像后处理1.灰阶处理2.空间频率处理

改变灰阶函数自由控制X线剂量与输出图像密度的关系

通过频率响应的调节来影响图像的锐度，如边缘增强2022/12/2941四计算机图像处理图像后处理1.灰阶

低密度区域为中心的压缩和高密度区域为中心的压缩3.动态范围压缩低密度区域为中心的压缩和高密度区域为中心的压缩3.动2023/1/343五暗盒型CR实例IP接受X线照射→激光扫描转换成光信号→转换为电信号→转换为数字信号→获得数字影像2022/12/2943五暗盒型CR实例IP接受X线照射→2023/1/344五暗盒型CR实例2022/12/2944五暗盒型CR实例CR总结1.实现了传统X线图像的数字化;2.提高了图像的密度分辨率；3.能实现图像后处理，增加了显示信息的功能；4.降低了X线的曝光量;5.可以不用胶片，而是以数字形式用磁盘或光盘存储，还能把信息传输给PACS.CR总结1.实现了传2023/1/346课程小结一、数字X线成像设备的分类与优点；二、计算机X线摄影装置的基本结构；三、计算机X线摄影装置的工作原理。请认真分析与总结计算机X线摄影装置的基本机构及其工作原理，并认真完成课后思考题1、2题。2022/12/2946课程小结一、数字X线成像设备的分类与医学影像设备学第六章数字X线设备医学影像设备学第六章数字X线设备2023/1/348学习目标熟悉数字X线设备的分类及其优点；掌握计算机X线摄影装置的基本机构；掌握计算机X线摄影装置的工作原理。2022/12/292学习目标熟悉数字X线设备的分类及其优点2023/1/349主要内容一、数字X线成像设备的分类与优点；二、计算机X线摄影装置的基本结构；三、计算机X线摄影装置的工作原理。2022/12/293主要内容一、数字X线成像设备的分类与优2023/1/350数字X线设备

把X线透射图像数字化并进行系列处理，再转换成模拟图像显示的一种X线设备。模拟图像数字图像透射图像2022/12/294数字X线设备把X线透射图像数字2023/1/351数字X线设备1.CR(ComputedRadiography)计算机X线摄影装置2.DR(DigitalRadiography)数字X线摄影装置

IP存储信息→激光扫描→存储信息转为电信号→计算机处理→数字图像

透过人体的X线通过探测器以直接或间接方式转换为数字图像

2022/12/295数字X线设备1.CR(Computed3.DSA(DigitalSubtractionAngiography)数字减影血管造影计算机与心血管造影X线机相结合的一种新的成像系统4.X-CT(X-rayComputedTomography)X线计算机体层成像3.DSA(DigitalSubtractionAngi2023/1/353数字X线设备成像方式2022/12/297数字X线设备成像方式2023/1/354数字X线设备发展历程1.1972年X-CT问世带来医学图像数字化浪潮2.1979年飞点扫描DR出现DSA得到高速发展2022/12/298数字X线设备发展历程1.1972年X4.1998年非晶硅(Si)平板探测器推出2001年非晶硒(Se)平板探测器面世3.20世纪80年代初CR研发成功90年代推入市场传统X线摄影影像数字化4.1998年非晶硅(Si)平板探测器推出3.20世纪80DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测器，从能量转换的方式来看，前者属于直接转换平板探测器，后者属于间接转换平板探测器。DR平板探测器可以分为两种：非晶硒平板探测器和非晶硅平板探测在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。对于象胸部这样的检查，重点在于观察和区分不同组织的密度，因此对密度分辨率的要求比较高。在这种情况下，宜使用非晶硅平板探测器的DR，这样容易获得较高对比度的图像，更有利于诊断；对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查，需要对细节要有较高的显像，对空间分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探测器的DR，以获得高空间分辨率的图像。在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由于乳腺摄片对空间分辨率要求很高，而只有非晶硒平板探测器才可能达到相应的要求。目前绝大多数厂家的数字乳腺机都采用了非晶硒平板探测器，正是由数字X线设备发展历程：①常规X线机→透视→荧光屏成像→X-TV成像→数字透视（DF）→数字胃肠→数字减影心血管造影（DSA）；②常规X线机→摄影→屏胶系统成像→飞焦点扫描、线扫描（DDR）、X-TV成像链（IDR）→IP板、FPD、CCD成像→CR、DR。数字X线设备发展历程：①常规X线机→透视→荧光屏成像→X-T2023/1/360数字X线设备数字X线成像优点①对比度分辨力高；②辐射剂量小，X线利用率高；③图像后处理功能强；④便于存储与传输。2022/12/2914数字X线设备数字X线成像优点①对比度2023/1/361一计算机X线摄影装置工作原理IPIP接受X线照射→激光扫描转换成光信号→转换为电信号→转换为数字信号→获得数字影像2022/12/2915一计算机X线摄影装置工作原理IPI

——发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代投入临床应用。——主要优势：成本低（一次性投入、日常维护），便于推广。——发展历程：20世纪80年代初，CR研发成功，90年代2023/1/363IP信息采集信息采集：IP代替胶片，形成潜影，IP在强光照射下可擦除记忆信息以重复使用一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2917IP信息采集信息采集：IP代替胶片，（二）依据成像原理看基本组成1.信息采集→IP板2.信息转换→读取装置3.信息处理→计算机4.信息存储和记录→计算机和激光相机（二）依据成像原理看基本组成2023/1/365IP信息转换信息转换：激光扫描使IP存储的信息转换成光信号,再转换成电信号，并进行A/D转换，得到数字化图像一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2919IP信息转换信息转换：激光扫描使IP2023/1/366IP信息处理信息处理：对数字化图像进行各种处理，如大小测量、放大、灰阶处理、空间频率处理、减影处理等一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2920IP信息处理信息处理：对数字化图像进2023/1/367IP信息存储与记录信息存储：用存储媒体存储数字图像，或用激光相机

将图像打印记录，也能直接在计算机显示

器上显示一计算机X线摄影装置工作原理2022/12/2921IP信息存储与记录信息存储：用存储媒2023/1/368二IP(影像板)基本结构①保护层：保护荧光层，性

能稳定，耐弯曲、磨损，薄②荧光层：产生辉尽性荧光，

形成潜影，激光照射时释放

荧光，转换率高③支持层：保护荧光层免受

外力损伤，多为黑色④背衬层：材料与作用同①保护层PSL荧光层氟卤化钡晶体支持层背衬层2022/12/2922二IP(影像板)基本结构①保护层：2023/1/369成像原理二IP(影像板)X线量子射入IPPSL荧光体吸收，释放电子半稳定态电子形成潜影

二次激发IP，电子转换成光量子(光致发光)

荧光转换为电信号，形成数字图像

2022/12/2923成像原理二IP(影像板)X线量子射2023/1/370特性二IP(影像板)1.发射光谱与激发光谱：激发600nm最佳，发射390-400nm最佳2.时间响应：停止激光照射后，荧光体很快衰减，终止发光3.动态范围：比屏/片组合宽得多，精确检测组织差别2022/12/2924特性二IP(影像板)1.发射光谱与4.存储信息的消退：额定存储时间内基本不受影响5.天然辐射的影响：IP对电磁波敏感，长期存放后要用激光消除4.存储信息的消退：额定存储时间内基本不受影响5.天然辐射的2023/1/372分类二IP(影像板)高分辨率型(乳腺)普通型(常规)硬基板型透明板型软基板型单面存储型双面存储型2022/12/2926分类二IP(影像板)高分辨率型(乳使用注意事项①避免损伤，定期养护②注意屏蔽，避免漏光③再次使用前消除潜影④额定存储时间及时读取使用注意事项①避免损伤，定期养护②注意屏蔽，避免漏光③再次使2023/1/374结构三读取装置1.暗盒型读取装置(可代替常规摄影暗盒使用)2022/12/2928结构三读取装置1.暗盒型读取装置(注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，此类CR当暗盒插入后，在没有读取完毕前不允许强行取出暗盒。注意：有些CR的读取装置内没有设置IP缓冲堆栈和IP分类器，2023/1/376结构三读取装置2.无暗盒型读取装置

配置于专用机器，现用X线机不能配备此装置。IP在曝光后直接被传送到激光扫描和潜影消除部分处理。

数字图像信息、被检者信息(病历号、姓名、日期)、摄影条件、摄影部位等。读取信息：2022/12/2930结构三读取装置2.无暗盒型读取装置2023/1/377读出原理三读取装置1.电机带动IP匀

速移动2.激光束对IP精确扫描3.荧光体被激发

产生荧光4.荧光被导光器

采集与导向5.光电倍增管后

续处理①微弱激光瞬间粗略扫描②高强度激光精细读潜影①②④⑤③2022/12/2931读出原理三读取装置1.电机带动IP2023/1/378影响图像质量的因素三读取装置1.激光束的直径2.光电及传动系统的噪声

直径越小，信息量越多，图像质量越好

X线量子噪声(X线强度)、光量子噪声(X线强度、吸收效率、发光量、聚光效率、转换效率)、外来光、反射光、电流、传导2022/12/2932影响图像质量的因素三读取装置1.激3.数字化的影响

模拟信号取样与量化3.数字化的影响模拟信号取样与量化2023/1/380四计算机图像处理图像处理的环节1.系统检测功能相关2.显示功能相关

利用适当读取技术，自动获取最佳密度和对比度的图像

灰阶处理、频率处理、减影处理等，满足不同诊断目的，诊断价值高2022/12/2934四计算机图像处理图像处理的环节1.3.存储记录相关

获得高质量可视图像，不降低质量的前提下压缩图像数据